淺談梁板橋的加固
2010-04-26
前言
近年，我國基礎設施建設高速發(fā)展，各省市新建大量高速公路，交通狀況得到極大改善。但由于交通量的大增，不少舊的路網(wǎng)仍在發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)有各條國、省、縣道上各個時期的橋梁是按不同的設計荷載標準修建的，目前仍有不少設計荷載偏低的橋梁在擔負著繁重的交通運輸任務。從安全的角度出發(fā)，舊橋的加固改造很必要也很迫切。舊橋的加固改造可在充分利用舊橋的基礎上，短時間改善路網(wǎng)的通行能力，提高其安全性與舒適性。近年筆者多次參與舊橋的加固工程，下面就梁板橋的常用加固方法與大家一同探討。
1 橋梁加固的原因分析
1．1隨著經濟的發(fā)展、交通量的增大，車輛載荷增大，而橋梁設計荷載等級較低，載重等級發(fā)生變化，要求舊橋提高承載能力。
1．2部分道路車流量大，而橋梁寬度不足，與路面寬度相比，出現(xiàn)橋窄路寬的瓶頸現(xiàn)象，要求舊橋加寬改造。
1．3早年設計的指導思想偏重于材料的節(jié)省，安全度低。部分梁板橋設計斷面單薄、安全儲備低，如板橋板的厚度偏小、梁橋梁肋偏小、T梁中間橫隔梁少或不設、橫向聯(lián)系差等。
1．4橋梁在運營使用過程中，由于經常受到車輛沖擊及機械輪胎的磨耗，遭受風、雨、水流的侵蝕，溫度、濕度變化的影響，甚至遭到地震的破壞，難免會發(fā)生病害或損傷。
1．5部分舊橋耐久性差和年久老化，結構性病害嚴重，橋面裂縫多，并有進一步惡化趨勢。
1．6近年修建的橋梁，部分因設計失當或者施工質量差，也存在著需要加固的問題。
2 橋梁加固的前期工作
2．1盡量收集舊橋的原有設計資料和施工記錄，了解橋梁結構內部情況，為加固方案提供依據(jù)。
2．2根據(jù)工程實際，可采用超聲波、回彈儀等先進的探測儀器探測舊橋鋼筋混凝土的內部質量情況。
2．3詳細調查當?shù)氐牡刭|、水文情況及其它對橋梁結構有影響的因素。
2．4橋梁加固實施比較復雜，且有一定的危險性，要選擇較有施工經驗的專業(yè)隊伍進行施工。
2．5施工前要做好加固方案的比較，本著安全、實用、經濟、有效的原則選擇最優(yōu)加固方案。
3 梁板橋加固的常用方法
3．1植筋法
植筋法主要用于加固橋墩、橋臺。對于中小型橋梁，若地基承載能力較大，基礎完好則可以在不加固基礎的情況下，通過擴大橋墩、加厚橋臺來提高橋梁承載能力。傳統(tǒng)的加固方法是鑿出原橋墩、橋臺的連接鋼筋，再與新混凝土澆筑一起來實現(xiàn)。而新舊混凝土結合面往往又是一個薄弱環(huán)節(jié)，其抗剪強度遠低于整體建筑混凝土結構的抗剪強度。用植筋法則很好地解決了結合面的抗剪強度和連接問題。植筋就是在原鋼筋混凝土結構上鉆出合適的清7~ LfR，再注入高強度建筑結構膠并插入鋼筋，待建筑結構膠固化。植筋錨固鋼筋猶如原有結構中的預埋鋼筋，通過植筋錨固鋼筋可將新增鋼筋骨架與舊的鋼筋混凝土連接成整體，大大提高新舊混凝土結合面的抗剪強度。其主要施工步驟：植筋點定位一鉆孔一清孔一配膠植筋一固化。植筋法的特點是：施工費用經濟、施工速度快、用途廣泛。目前在國內植筋技術已逐漸普遍。
3．2塞縫灌漿法
在橋梁病害中梁板橋出現(xiàn)裂縫較為普遍，產生裂縫的原因很多，也很復雜。梁板橋一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結構應力增大，承載能力降低。塞縫灌漿就是把膠結材料和多用環(huán)氧樹脂砂漿，通過噴漿機按一定壓力灌入橋梁梁板縫隙內，把梁板裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復到原狀態(tài)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。其主要施工方法如下：先用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于O．2mm 的裂縫都要留孔灌漿，其直徑約6—8mm， 孔距一般為O、25—0．30m，勾縫環(huán)氧樹脂達到一定強度后進行灌漿。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿法比較普遍，效果較好。
3．3加厚橋面板加固法
為了提高橋梁結構的抗彎剛度和承載能力，可將舊橋的橋面板加厚。其施工方法是：將原有橋面鋪裝拆除，在原橋面上澆筑鋼筋混凝土補強層，使其與原有主梁形成整體，達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力的作用。這種方法由于加厚橋面使橋梁自重和恒載彎矩增加較多，一般只適用于跨徑較小的T型梁、Tr型梁或板梁等。
3．4加強主筋加固法
在橋梁凈空受到限制，而又需增加主梁的抗彎拉強度，提高橋梁的承載力時，可采用增大主梁配筋、提高配筋率的方法進行加固。由于增加的鋼筋一般無法穿過支座錨固，需將新增鋼筋焊接在原主筋上。其主要施工方法如下：
3．4．1用人工將主梁底混凝土保護層鑿除，使主筋外露，并將主筋原有箍筋切斷。
3．4．2加強主筋。在原主筋下面增焊加強鋼筋，施工時從跨中開始向兩端依次逐段施焊。為減少焊接時的溫度應力，避免燒壞混凝土，采用斷續(xù)雙面焊縫，每段焊縫分兩次焊接。
3．4．3恢復主梁原箍筋，施工時將原箍筋接長并焊接成型。若經計算箍筋不足，要增設箍筋。新增箍筋上端錨固在橋面板中，梁腹上埋設銷釘固定新增箍筋位置。
3．4．4采用環(huán)氧樹脂小石子混凝土或膨脹水泥混凝土恢復混凝土保護層。如果橋梁凈空不受限制，則可直接增大主梁截面進行加固。在梁底面或側面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載力。
3．5轉換橋梁結構體系加固法
對于簡支梁橋的加固，可以采用變簡支梁為連續(xù)的方法進行加固。通過將相鄰兩梁的梁端固結，或在橋跨中間增設支點等措施，使簡支梁變成一組連續(xù)梁體系。按照連續(xù)梁的力學特征，支點處的負彎距使跨中的正彎矩減小，以及鄰跨荷載的相互作用，使橋梁的受力狀況得到改善，實現(xiàn)在不增加梁截面的情況下提高承載能力的目的。其主要施工方法如下：將相鄰兩梁的梁端混凝土鑿除，將梁的主筋外露，接著焊接相鄰兩梁主筋連接鋼筋，增設主梁箍筋，最后立模澆筑連接端微膨脹混凝土。
3．6增大梁腋法
對于T型梁、工型梁可將梁的下翼緣加寬加高，擴大斷面，在新增斷面中增設主筋，從而提高橋梁的承載力。其主要施工方法如下：
3．6．1將梁腋加大部分的表面鑿毛，露出骨料；中洗干凈，使新舊混凝土粘結良好。在梁的側面每隔一定距離(50-70cm)鑿露主筋，以便與新增鋼筋骨架聯(lián)結。
3．6．2焊接鋼筋骨架。用U形箍筋將新增主筋焊成骨架，然后將骨架焊接在鑿露的主筋上，在梁的端部，鋼筋兩端向上彎起，焊在原主筋上；或者在梁端安裝U型錨固板，將新增主筋焊在錨固板上。
3．6．3立模澆筑混凝土。
3．7增加橫隔梁法
有些T型梁橋，梁的主體受力性能良好，但因中橫隔梁少或不設中橫隔梁，橫向聯(lián)系薄弱，整體性差，而使承載能力降低，可采用加強橫向聯(lián)系的措施，增強橋梁的整體性，以達到提高承載能力的目的。具體方法有：
3．7．1加強中橫隔梁：對于已設中橫隔梁的橋，可增大中橫隔梁的截面，增大中橫隔梁的配筋，加強橫梁與縱梁的聯(lián)結作用。
3．7．2在T型適當?shù)奈恢迷鲈O中橫隔梁：在增設中橫隔梁的位置將T型側面混凝土鑿除，將T梁的主筋外露，焊接中橫隔梁的受力主筋，澆筑中橫隔梁的混凝土。
3．8粘貼鋼板加固法
當主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴重的橫向裂縫。采用粘結劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使其與結構形成整體，以鋼板代替增設的補強鋼筋，達到提高梁板承載力的目的。
3．9粘貼碳纖維加固法
粘貼碳纖維布加固是采用配套粘結樹脂將碳纖維布粘貼于混凝土表面，起到結構補強和抗震加固的作用。粘貼碳纖維與粘貼鋼板加固的粘貼形式、加固機理類似，本質上相當于增加構件配筋，在抗剪、學術•建設園地科技應用抗彎加固中一般可以互相替換。
近年粘貼鋼板和粘貼碳纖維布加固法被廣泛采用，相比以前的加固法有很大的優(yōu)勢，其共同的特點是 技術先進，施工工藝簡單，施工質量容易控制，施工工期短，對結構自重及截面尺寸影響小，且加固效果好。
但兩種方法也有差異，由于碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，而碳纖維的抗拉強度是鋼材的lO倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強度。粘貼碳纖維需要加固構件產生更大的形變。在小變形情況下，粘貼碳纖維加固應力滯后比粘貼鋼板大，所以當構件承載力相差較多時，應優(yōu)先選用粘鋼加固。鋼板上可以焊接錨筋，也可鉆孔設植筋錨固，所以錨固方式較粘碳纖維靈活。碳纖維輕、薄，施工簡便，同樣工程量，施工工期約是粘貼鋼板的50％。碳纖維和鋼材相比，不銹蝕，也不易被有害介質腐蝕，在惡劣環(huán)境下耐久性好。
4 總結
橋梁加固的方法種類較多，每一種加固方法都有不同的適用性及局限性。實踐中我們要仔細進行方案比選，可采用一種或幾種方法組合，從而使加固效果達到優(yōu)化。
橋梁加固應盡量減少對原有結構的損傷，并充分利用原有的結構構件，且應保證原有結構保留部分的安全性與耐久性。
實踐表明對低等級公路舊橋加固改造既可以充分利用現(xiàn)有資源，起到節(jié)約資金的作用，還可以不中斷交通，保證生產的正常進行。通過采用適當?shù)募庸膛c提載技術，可以恢復和提高舊橋的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命。
